41、实时编程：优化 Linux 系统的确定性与性能

实时编程：优化 Linux 系统的确定性与性能

1. 实时编程中的延迟类型

在实时编程里，有两种重要的延迟需要我们关注，它们对系统的实时性能有着关键影响。
- 中断延迟 ：指的是从产生中断到中断服务程序（ISR）处理完中断，并唤醒等待该事件的线程所花费的时间。这个延迟主要取决于 ISR 的编写方式，正常情况下，它应该非常短，通常以微秒为单位衡量。
- 抢占延迟 ：是从内核得知某个线程准备好运行，到调度器实际开始运行该线程所经历的时间。它由内核是否可被抢占决定。若内核正在执行临界区代码，重新调度就得等待，其延迟时长取决于内核抢占的配置。

2. 内核抢占设置

主流 Linux 提供了三种内核抢占设置，可通过“Kernel Features | Preemption Model”菜单进行选择，具体如下：
| 选项 | 说明 | 适用场景 | 特点 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| CONFIG_PREEMPT_NONE | 无抢占，内核代码会持续运行，直到通过系统调用返回用户空间（此时总是允许抢占），或者遇到使当前线程休眠的等待操作 | 服务器和部分桌面内核，对吞吐量要求高于响应性的场景 | 减少内核与用户空间的转换次数和上下文切换总数，吞吐量最高，但抢占延迟大 |
| CONFIG_PREEMPT_VOLUNTARY | 启用额外的抢占请求检查，当 need_resched 标志被设置时，会调用调度器 | 部分桌面发行版 | 降低最坏情况下的抢占延迟，但吞吐量略有降低 |